En 1966, cuando apenas tenía 16 años de edad y estudiaba cuarto año de bachillerato, conoció el Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (Ivic) por primera vez, ingresando ese mismo día como estudiante visitante del Departamento de Bioquímica. Nunca imaginó que, medio siglo después, seguiría trabajando en esta institución, donde además inauguró los estudios de biología estructural de América Latina.
Raúl Padrón tampoco pensó que podría llegar a visitar la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América (NAS, por sus siglas en inglés), una de las más antiguas y respetadas del planeta, cuando en el año 2000 estuvo a escasos metros de su entrada principal durante un tour organizado por el Instituto Médico Howard Hughes, institución que apoyó sus investigaciones durante 15 años.
Casi dos décadas más tarde, no solo entrará a las instalaciones de la NAS en el 2019, sino que lo hará en calidad de asociado extranjero, afiliación a la cual han accedido 485 ciudadanos no estadounidenses, incluyendo 190 ganadores del Premio Nobel.
El objetivo de la NAS es asesorar a los Estados Unidos en asuntos de ciencia y tecnología. Fundada en 1863 mediante promulgación de una ley firmada por el presidente Abraham Lincoln, la NAS es una sociedad privada, sin fines de lucro, cuyos candidatos a miembros son nominados y elegidos por sus pares miembros de la NAS en reconocimiento a sus contribuciones sobresalientes en investigación.
“La membresía es una marca de excelencia ampliamente aceptada en la ciencia y se considera uno de los más altos honores que un científico puede recibir”, señala la NAS en su portal. La NAS posee actualmente 2.380 miembros (que deben ser ciudadanos estadounidenses) y 485 asociados extranjeros, totalizando 2.865 adscritos, de los cuales 500 han sido galardonados con el Premio Nobel.
Una vez al año en el mes de abril, la NAS anuncia la elección de hasta 84 miembros y 21 asociados extranjeros. “A nivel internacional, es un honor muy importante”, aseguró Padrón, investigador emérito del Ivic, miembro de la Academia de Ciencias de América Latina (ACAL) desde el 2002 y de la Academia de Ciencias del Mundo (TWAS, por sus siglas en inglés) a partir del 2004.
La biología estructural estudia la distribución espacial de los átomos de las moléculas biológicas de gran tamaño y su relación con la función que estas desempeñan en los procesos celulares. Son ejemplos de macromoléculas los ácidos nucleicos como el ADN y ARN, las proteínas, los carbohidratos y los polisacáridos.
Resonancia magnética nuclear, cristalografía de rayos X y criomicroscopía electrónica de alta resolución, son las técnicas más usadas en el campo de la biología estructural.
Fue otro venezolano, Humberto Fernández-Morán -fundador del Instituto Venezolano de Neurología e Investigaciones Cerebrales (Ivnic), precursor del Ivic-, quien introdujo el concepto de criomicroscopía electrónica en 1963 y construyó en 1996 el primer criomicroscopio electrónico en la Universidad de Chicago, con el cual publicó las primeras criomicrografías electrónicas.
Conocimientos que trascienden fronteras
Venezuela fue pionera en biología estructural en América Latina, con la instalación del primer criomicroscopio electrónico en 1997 en el Centro de Biología Estructural “Humberto Fernández-Morán” del Ivic -integrante del Centro de Biología Estructural del Mercosur (CeBEM)-, recién fundado por Padrón y colaboradores ese mismo año con el apoyo del Instituto Médico Howard Hughes.
El esfuerzo continuado tuvo consecuencias. En 2005, Padrón y sus colaboradores lograron la primera reconstrucción tridimensional de los filamentos gruesos del músculo estriado de tarántula, hecha por criomicroscopía electrónica. La noticia recorrió el mundo gracias a su publicación en la revista Nature.
La estructura cuasiatómica de los filamentos gruesos del músculo estriado de tarántula reveló la presencia del llamado motivo de cabezas interactuantes de la molécula de miosina. Este avance los llevó a entender cómo se relajan los filamentos gruesos de los músculos.
“Encontramos que las dos cabezas de miosina forman hélices en los filamentos gruesos de músculo de tarántula y que ambas cabezas interactúan creando un arreglo asímétrico, bautizado por nosotros como el motivo de cabezas interactuantes de miosina”, aseguró Padrón.
Observar que las dos cabezas de miosina actúan recíprocamente fue un hallazgo tan inesperado que “cambió nuestra comprensión de la relajación y activación de los filamentos gruesos durante la contracción muscular, ya que la asimetría del motivo de cabezas interactuantes causa el bloqueo de las enzimas, que convierten la energía química en energía mecánica en ambas cabezas, explicando la relajación del filamento grueso”, precisó.
Aspectos fundamentales para la salud humana se estudian hoy en día gracias a estos hallazgos de Padrón, su grupo de trabajo y colaboradores. Tal es el caso del aumento o potenciación de la fuerza muscular y su “memorización” por fosforilación de la miosina; el control -con pequeñas moléculas bioactivas- de la obesidad y la cardiomiopatía hipertrófica, enfermedad hereditaria caracterizada por el engrosamiento anormal del músculo del corazón que afecta a 1 de cada 500 personas, siendo la causa más común de muerte súbita en jóvenes, como los atletas.
“Nuestras investigaciones en músculos de tarántula ratifican que la investigación básica, sustentada en la curiosidad innata del científico, es clave en la producción de aplicaciones para la ciencia, lo cual ocurre muy frecuentemente por serendipia (de manera accidental)”, explicó Padrón.
Aunque la microscopía electrónica existe desde 1934, no fue sino 80 años después, con la llamada “Revolución de la Resolución” en el 2014, cuando finalmente se determinó la estructura atómica de biomoléculas aisladas en solución, usando criomicroscopía electrónica de partículas aisladas, técnica merecedora del Premio Nobel de Química en 2017.
La criomicroscopía electrónica permite observar moléculas congeladas sin que estas se destruyan y sin necesidad de cristalizarlas, como requiere la cristalografía con rayos X. La molécula congelada queda encerrada dentro de un sólido carente de estructura cristalina, similar al vidrio, a través del cual es posible estudiarla sin alterarla y a resolución atómica.
Según Padrón, “los científicos de los países que dispongan de los nuevos criomicroscopios electrónicos podrán determinar sus propias estructuras, y con dichas estructuras podrán desarrollar y mejorar pequeñas moléculas bioactivas para el tratamiento de enfermedades. El resto de los países les comprarán las medicinas a aquellos cuyos científicos puedan utilizar dichos criomicroscopios electrónicos en investigaciones en biología estructural”, insistió.
En el grupo de los afortunados sobresale Brasil, que para el 2019 tendrá en funcionamiento dos poderosos criomicroscopios electrónicos y el sincrotrón Sirius.
Miles de caracteres se necesitarían para enumerar los múltiples aportes de Raúl Padrón a la ciencia venezolana y mundial. Quizás se puedan resumir con el siguiente dato: en 155 años de historia, solo dos venezolanos (ambos investigadores del Ivic) han sido electos asociados extranjeros de la NAS: Ernesto Medina y Raúl Padrón. “La ciencia es una actividad internacional y sin fronteras y ahora es que nos falta por investigar y contribuir con el país”, opinó Padrón.
